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北航计算机体系结构方向实验介绍 北航计算机体系结构 方向实验介绍 北航计算机学院教学实验中心 2009年11月24日 北航计算机体系结构方向实验介绍 内容提要内容提要 一、总体设计总体设计 二二、数字逻辑实验数字逻辑实验 三三、、计算机组成原理实验计算机组成原理实验 四四、、计算机接口与通信实验计算机接口与通信实验 五五、、几点浅见几点浅见 2 北航计算机体系结构方向实验介绍 总体设计总体设计 计算机体系结构方向的数字逻辑计算机体系结构方向的数字逻辑、组成原理组成原理、接口与通信接口与通信 是计算机专业的重要基础课程（计算机体系结构、嵌入式计 算机系统） 三门课程围绕计算机的组织结构三门课程围绕计算机的组织结构，，从基础的数字逻辑到计从基础的数字逻辑到计 算机部件的结构、原理，以及总线和外部接口，构成一个逐 次递进的深入过程次递进的深入过程 采采用EDA和HDL为工具具，层次层次化的构建3门课程的实实验体系， 最终使学生完成一个基本的计算机原型系统设计，是北航建 设这设这33门课程实验的总体思路门课程实验的总体思路 3 北航计算机体系结构方向实验介绍 总体设计总体设计 数字逻辑实验 通过完成计算机原型系统的基本模块的设计通过完成计算机原型系统的基本模块的设计，，使学生掌握数字逻辑基本原理使学生掌握数字逻辑基本原理、 EDA设计工具、HDL语言设计数字系统的原则和方法 基本的实验内容 EDAEDA设计工具和设计工具和HDLHDL语言语言 加法器/减法器 数据选择器 ALU和时钟分频电路和时钟分频电路 触发器 寄存器 计数器和乘法单元计数器和乘法单元 数字逻辑实验数字逻辑实验，完成了完成了CPUCPU中包括中包括ALUALU、触发器触发器、 存储器 寄存器、基本存储器等基本单元的设计 有限状态机的设计 编码器编码器、扫描电路等设计型实验扫描电路等设计型实验 4 北航计算机体系结构方向实验介绍 总体设计总体设计 计算机组成原理实验 通过完成计算机通过完成计算机CPUCPU模型的设计模型的设计，，使学生掌握计算机组成原理的理论和使学生掌握计算机组成原理的理论和CPUCPU的的 设计方法 基本的实验内容 完整的运算器设计完整的运算器设计 微控制器设计 存储器控制器设计 总线控制器总线控制器设计计 数据通路设计 MIPSMIPS指令系统设计指令系统设计 计算机组成原理实验计算机组成原理实验，就在数字逻辑实验的基础就在数字逻辑实验的基础 32位CPU设计 上，让学生自主完成了一个32位CPU的实现 5 北航计算机体系结构方向实验介绍 总体设计总体设计 计算机接口与通信实验 在理解计算机组成原理的基础上，利用CPU IP核，完成常用外围接口 的设计，并移植操作系统，采用C语言对接口的应用设计 基本的实验内容 并行接口设计并行接口设计 （） 系系统应统应用用 串行接口设计